本發(fā)明涉及一種智能化控制方法，具體地說，是一種基于負載重心的可移動平臺的運動控制方法。

背景技術：

可移動平臺是一種可以搬運負載的自動導引車(AGV)，由于可移動平臺技術日趨成熟，其應用場景也越發(fā)廣泛，以現(xiàn)代物料倉庫中可移動平臺的搬運應用為例，所需搬運的負載往往較大(負載通常大于可移動平臺自重)，且負載變化較頻繁，負載變化范圍也較大?？梢苿悠脚_在啟停時，為了減小沖擊，需要調整啟停加速度至適當大小，即要足夠小，以防止沖擊造成可移動平臺部件的損壞。當可移動平臺夾持或背負負載時，要防止沖擊導致其夾持/背負失效。因此在實際應用中，還需要根據(jù)負載情況對運動控制做出調整。這里調整主要指啟停加速度的大小控制，及移動過程中的速度大小控制。傳統(tǒng)的運動控制策略往往不考慮負載的變化，因此當負載大小/重心發(fā)生變化時，恒定的加速度與速度有可能導致負載在運行過程中失去穩(wěn)定性。且傳統(tǒng)的控制策略不夠靈活，不能及時按照負載的現(xiàn)狀做出調整，因此，本發(fā)明提出一種基于負載重心的可移動平臺運動控制策略，特別適用于可移動平臺負載頻繁變化的場合，按照該策略，靈活調整可移動平臺的啟停加速度，保證可移動平臺運行穩(wěn)定的前提下，提高其搬運效率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，提供了一種基于負載重心的可移動平臺的運動控制方法，本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明公開了一種基于負載重心的可移動平臺運動控制方法，所述的負載置于托盤上，

以托盤為投影基準面；將所述投影基準面劃分為若干子域；

根據(jù)重心投影點所在的子域區(qū)間將可移動平臺的加速度調整為與子域對應的加速度，所述重心投影點為負載的重心通過投影落于到投影基準面上的點。

作為進一步地改進，本發(fā)明通過獲得負載的重心投影點在投影基準面上的位置，確定重心投影點所在子域區(qū)間。

作為進一步地改進，本發(fā)明所述托盤上包括至少3個壓力點，至少3個壓力點不在同一直線上，根據(jù)力矩平衡原理計算負載的重心投影點在投影基準面上的位置。

作為進一步地改進，本發(fā)明根據(jù)力矩平衡公式

計算獲得重心投影點位置M(x，y)；

其中，M(x，y)用于表示重心投影點在投影基準面坐標系下的坐標；

(a₁，b₁)、(a₂，b₂)、(a₃，b₃)分別用于表示3個不在同一直線的壓力點N₁、N₂、N₃在投影基準面坐標系下的坐標；

為重心投影點位置M到壓力點N₁的距離；

為重心投影點位置M到壓力點N₂的距離；

為重心投影點位置M到壓力點N₃的距離；

M_Lg為負載所受重力，F(xiàn)_j為第j個壓力點上的壓力值；

L_ij為壓力點N_i與壓力點N_j之間的距離，其中，i，j為正整數(shù)，且i≠j，并且i，j均屬于[0，m]，m表示壓力點的總數(shù)。

作為進一步地改進，本發(fā)明根據(jù)可移動平臺的運動軌跡劃分投影基準面的子域，確定重心投影點的子域區(qū)間，所述運動軌跡為直線運動或曲線運動。

作為進一步地改進，本發(fā)明當運動軌跡是直線運動時，沿垂直直線運動方向，將投影基準面劃分為若干條形子域空間；

當運動軌跡是曲線運動時，以投影基準面的幾何中心為圓心，將投影基準面劃分為若干條同心圓子域空間。

作為進一步地改進，本發(fā)明當運動軌跡是直線運動時，將投影基準面沿垂直直線運動方向等分為若干條形子域空間；

當運動軌跡是曲線運動時，以投影基準面的幾何中心為圓心，將投影基準面等分為若干條圓環(huán)寬度相同的同心圓子域空間。

作為進一步地改進，本發(fā)明根據(jù)負載不傾覆確定子域對應的加速度。

作為進一步地改進，本發(fā)明當運動軌跡是直線運動時，當M_LaH≤M_LgP時，負載不傾覆；其中，α表示重心投影點所在子域對應的加速度，P表示子域邊界的重心投影點沿運動軌跡到托盤邊緣最遠的距離，H是負載重心離托盤高度；

當運動軌跡是曲線運動時，當M_LaH≤M_LgS時，負載不傾覆；其中，a表示重心投影點所在子域對應的加速度，S為子域邊界的重心投影點與沿運動軌跡切線方向到托盤邊緣交點的距離，H是負載重心離托盤高度。

作為進一步地改進，本發(fā)明所述的托盤為圓形，且所述曲線運動為圓周運動時，子域對應的加速度其中，R為圓形托盤的半徑，D為重心投影點所在子域的邊界與圓形托盤中心的距離。

作為進一步地改進，本發(fā)明所述可移動平臺的托盤上置有負載，包括劃分單元：以托盤為投影基準面，將所述投影基準面劃分為若干子域；控制單元，根據(jù)重心投影點所在的子域區(qū)間將可移動平臺的加速度調整為與子域對應的加速度；其中，所述重心投影點為負載的重心通過投影落于到投影基準面上的點。

作為進一步地改進，本發(fā)明所述控制單元還包括獲取單元，用于獲取負載的重心投影點在投影基準面上的位置，運算單元，根據(jù)獲取的重心位置確定重心投影點所在子域區(qū)間。

作為進一步地改進，本發(fā)明所述劃分單元，根據(jù)可移動平臺的運動軌跡劃分投影基準面的子域；控制單元，確定重心投影點的子域區(qū)間；動軌跡為直線運動或曲線運動。

作為進一步地改進，本發(fā)明所述控制單元還包括確定單元，根據(jù)負載不傾覆確定子域對應的加速度。

作為進一步地改進，本發(fā)明當運動軌跡是直線運動時，確定單元確定加速度當運動軌跡是曲線運動時，確定單元確定加速度

其中，P表示子域邊界的重心投影點沿運動軌跡到托盤邊緣最遠的距離，H是負載重心離托盤高度，S為子域邊界的重心投影點與沿運動軌跡切線方向到托盤邊緣交點的距離，H是負載重心離托盤高度。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明利用了至少三個稱重傳感器測量負載重心，根據(jù)不通運動類型劃分子域，當重心落在子域中，保證可移動平臺搬運負載穩(wěn)定的前提下，給定最大的加速度，克服了可移動平臺在啟停時容易過度沖擊造成可移動平臺部件的損壞導致其夾持/背負失效的情況，靈活控制移動過程中的速度大小，特別適用于可移動平臺負載頻繁變化的場合，本發(fā)明裝置結構簡單，控制方便，且實時性高，在保證可移動平臺運行穩(wěn)定的前提下，提高其搬運效率。

附圖說明

圖1是可移動平臺的結構示意圖；

圖2是可移動平臺搬運時負載重心及稱重傳感器在圓形托盤上的投影位置示意圖；

圖3是可移動平臺搬運負載的力平衡示意圖；

圖4是可移動平臺以直線運動模式狀態(tài)運動時在重心投影平面上劃分的子域示意圖；

圖5是可移動平臺以曲線運動模式狀態(tài)運動時在重心投影平面上劃分的子域示意圖；

圖6是可移動平臺以曲線運動模式狀態(tài)運動時載物重心在重心投影平面上位置表示的示意圖。

圖7是可移動平臺有4個稱重傳感器時搬運時負載重心及稱重傳感器在圓形托盤上的投影位置示意圖；

圖8是可移動平臺有4個稱重傳感器的搬運負載的力平衡示意圖；

圖中，1是驅動輪、2是底盤、3是稱重傳感器、4是立柱、5是圓形托盤、6是負載。

具體實施方式

下面結合附圖，通過具體實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步地說明：

本發(fā)明公開了一種基于負載重心的可移動平臺運動控制方法，所述負載置于可移動平臺的托盤上，以托盤為投影基準面，所述負載的重心投影到投影基準面上形成重心投影點，將所述投影基準面劃分為若干子域；每個子域均有對應的加速度，根據(jù)重心投影點所在的子域區(qū)間將可移動平臺的加速度調整為與子域對應的加速度，所述重心投影點為負載的重心通過投影落于到投影基準面上的點。

由于投影基準面劃分有子域，為了確定負載重心投影點所在的子域，本發(fā)明通過計算負載重心投影點在投影基準面上的位置來確定。

圖1是可移動平臺的結構示意圖，圖2是可移動平臺搬運時負載6重心及稱重傳感器3在圓形托盤5上的投影位置示意圖，圖3是可移動平臺搬運負載6的力平衡示意圖；一般通過在圓形托盤5上設置投影基準面的坐標系，以圓盤中心為坐標系原點，得到負載重心在圓形托盤5上投影的位置為M(x，y)，所述M(x，y)的計算方法為:

進一步在托盤上設置若干壓力點，至少為3個壓力點，且至少有3個壓力點不在同一條直線上，根據(jù)力矩平衡原理計算負載的重心投影點在投影基準面上的位置。具體地，通過在壓力點設置稱重傳感器3(稱重傳感器3置零處理，使得其在空載時的測量值為)獲得負載施加于壓力點的壓力值。選取任意3個不在同一直線上的壓力點，所選的3個壓力點分別是N1、N2和N3，在投影基準面坐標系上的位置分別為N1(a1,b1)、N2(a2,b2)、N3(a3,b3),當負載質量為ML時，在托盤上設置的若干壓力點N1、N2......Nm，對應的稱重傳感器3的上負載對其施加的壓力為F1、F2......Fm，m是大于等于3的整數(shù)，根據(jù)力平衡可得：M_Lg＝F₁+F₂+…+F_m-1+F_m；其中，N_i與N_j之間的距離為L_ij，其中，i,j為正整數(shù)，且i≠j，并且i，j均屬于[0，m]，其中，分別對點N₁、N₂和N₃取矩，根據(jù)力矩平衡可得：

根據(jù)以上各式得出：

確定M(x，y)的坐標值，即負載的重心投影點在投影基準面上的位置，進而確定當前位置所在的對應的子域。

根據(jù)運動軌跡是直線運動還是曲線運動，在投影基準面上劃分子域，其中，所述的直線運動是指可移動平臺朝固定的某一方向運動，其運動軌跡為直線，如朝X軸正方向運動；所述的曲線運動是可移動平臺運動是可移動平臺朝向不定的方向運動，其運動軌跡為曲線，如圍繞可移動平臺自轉中心的圓周運動。為了使物體不傾覆，每個子域均有對應的加速度，每一個子域對應的加速度使運動過程中的負載在不傾覆的同時具有最大的加速度，通過獲取重心投影點所落的子域區(qū)間，將調整加速度調整為子域對應的加速度。

當運動軌跡是直線運動時，沿垂直直線運動方向，將投影基準面劃分為若干條形子域空間；進一步的，可以將投影基準面沿垂直直線運動方向等分為若干條形子域空間；當M_LaH≤M_LgP時，負載不傾覆；其中，a表示重心投影點所在子域對應的加速度，P表示子域邊界(沿運動軌跡方向靠近托盤邊緣的邊界)的重心投影點沿運動軌跡到托盤邊緣最遠的距離，H是負載重心離托盤高度；例如托盤為圓形，投影基準面的坐標系以圓形托盤5中心為坐標系原點，直線運動方向為X軸，用垂直于X軸的直線將投影基準面N等分，每個子域的寬度為2R/N，N為正整數(shù)，R為圓形托盤5的半徑，為了使負載不傾覆，M_LaH≤M_Lg(R-X)，可得：給定加速度值不大于X為子域邊界(沿運動軌跡方向靠近托盤邊緣的邊界)在投影基準面坐標系下X軸的坐標，R-X為重心投影點所在的子域邊界(沿運動軌跡方向靠近托盤邊緣的邊界)沿運動軌跡到托盤邊緣的距離；當重心落在正子域(X軸正方向上的子域，X軸正方向為直線運動方向)時，[2(n-1)R/N，2nR/N]，則取給小車加速度值不大于當重心落在負子域時，[-2nR/N，-2(n-1)R/N]，則取給小車加速度值不大于其中，n∈[0，N]，且n為正整數(shù)；

圖6是可移動平臺以曲線運動模式狀態(tài)運動時載物重心在重心投影平面上位置表示的示意圖，當運動軌跡是曲線運動時，以投影基準面的幾何中心為圓心，將投影基準面劃分為若干條同心圓子域空間；進一步的，可以將投影基準面等分為若干條同心圓子域空間；當M_LaH≥M_LgS時，負載不傾覆；其中，α表示重心投影點所在子域對應的加速度，S為子域邊界(同心圓圓環(huán)的外邊界)的重心投影點與沿運動軌跡切線方向到托盤邊緣交點的距離，H是負載重心離托盤高度；例如托盤為圓形，投影基準面的坐標系以圓形托盤5中心為坐標系原點，用以圓形托盤5中心為圓心，且圓環(huán)寬度相同的同心圓將投影基準面N等分，形成圓環(huán)寬度為R/N(含圓心的子域除外，該子域為半徑R/N的圓)，其中N為正整數(shù)，R為圓形托盤5的半徑，為了使負載不傾覆，M_LaH≤M_LgS，可得：其中給小車的加速度值不大于其中D為重心投影點所在子域的邊界(同心圓圓環(huán)的外邊界)與圓形托盤5中心的距離，H是重心離圓形托盤5高度，θ為圖6中S與D的夾角；當曲線運動為圓周運動，θ＝90°,則

實施例1

以稱重傳感器3為3個的可移動平臺為例，具體實現(xiàn)如下：

將稱重傳感器3置零處理，使得其在空載時的測量值為0。

可移動平臺搬運負載6，假設，當負載6質量為M_L時，壓力點點N₁、N₂、N₃對應的稱重傳感器3的數(shù)值為F1、F2、F3。由圖3根據(jù)豎直方向上，力平衡可得：

M_Lg＝F₁+F₂+F₃

另N₁，N₂之間的距離為L₁₂，N₂，N₃之間的距離為L₂₃，N₁，N₃之間的距離為L₁₃，

其中：

分別對點N₁、N₂、N₃取矩，根據(jù)力矩平衡可得：

根據(jù)以上公式，可以求得：

當可移動平臺的運動軌跡是直線運動時，即上述X軸方向，用垂直于X軸的直線投影基準面N等分，即將投影基準面沿運動軌跡的垂直方向劃分的每個子域的寬度為2R/N，N為正整數(shù)，R為圓形托盤5的半徑。

加速度值根據(jù)負載6是否傾覆計算，則有：M_LaH≤M_Lg(R-x)

，可得因此，給可移動平臺加速度值不大于H是重心離圓形托盤5高度；(R-x)為重心投影點沿運動軌跡到托盤邊緣最遠的距離，由于每個子域都有對應的加速度，選取子域邊界上(沿運動軌跡方向靠近托盤邊緣的邊界)重心投影點的坐標作為x的值。

當重心落在正子域時，[2(n-1)R/N，2nR/N]，則取給小車加速度值不大于當重心落在負子域時，[-2nR/N，-2(n-1)R/N]，則取給小車加速度值不大于其中，n∈[0，N]，且n為正整數(shù)。圖4是可移動平臺以直線運動模式狀態(tài)運動時在重心投影平面上劃分的子域示意圖，其中重心投影點橫坐標落在[2R/N，4R/N]區(qū)間內。當重心點M落在該子域時，加速度值均給定為則，不論x取該區(qū)間內的何值，均滿足公式，即均能保證負載6搬運時不發(fā)生傾覆。

實施例2

以稱重傳感器3為4個的可移動平臺為例，圖7是可移動平臺有4個稱重傳感器3時搬運時負載6重心及稱重傳感器3在圓形托盤5上的投影位置示意圖，圖8是可移動平臺有4個稱重傳感器3的搬運負載6的力平衡示意圖；具體實現(xiàn)如下：

將稱重傳感器3置零處理，使得其在空載時的測量值為0。

可移動平臺搬運負載6，假設，當負載6質量為M_L時，點N₁～N₄對應的稱重傳感器3的數(shù)值為F1～F4。由圖3根據(jù)豎直方向上，力平衡可得：

M_Lg＝F₁+F₂+F₃+F₄

分別對點N₁，N₂，N₄取矩，根據(jù)力矩平衡可得：

根據(jù)以上公式，可以求得：

可移動平臺以曲線運動，圖6是可移動平臺以曲線運動模式狀態(tài)運動時載物重心在重心投影平面上位置表示的示意圖；曲線運動時所述的加速度值根據(jù)負載6是否傾覆計算，M_LaH≤M_LgS

可得：其中給小車的加速度值不大于其中D為重心投影點位置與圓形托盤5中心點距離，H是重心離圓形托盤5高度。

當曲線運動為圓周運動，θ＝90°,則

當重心落于[(n-1)R/N，nR/N]時，選取子域的邊界(同心圓圓環(huán)的外邊界)與圓形托盤5中心的距離為D的值，則取其中，n∈(0，N)，且n為正整數(shù)。圖5是可移動平臺以曲線運動模式狀態(tài)運動時在重心投影平面上劃分的子域示意圖，重心M點橫坐標落在[(N-2)R/N，(N-1)R/N]區(qū)間內，當重心點M落在該子域時，加速度值均給定為則，不論D取該區(qū)間內的何值，均滿足公式。即均能保證負載6搬運時不發(fā)生傾覆。

一種運動控制裝置，用于控制可移動平臺的加速度，所述可移動平臺的托盤上置有負載，包括

劃分單元，以托盤為投影基準面，將所述投影基準面劃分為若干子域；

控制單元，根據(jù)重心投影點所在的子域區(qū)間將可移動平臺的加速度調整為與子域對應的加速度；其中，所述重心投影點為負載的重心通過投影落于到投影基準面上的點。

所述運動控制裝置還包括獲取單元和運算單元，所述獲取單元用于獲取負載的重心投影點在投影基準面上的位置，運算單元，所述運算單元根據(jù)獲取的重心位置確定重心投影點所在子域區(qū)間，通過負載重心投影點在投影基準面上的位置來確定負載重心投影點所在的子域，

其中，所述獲取單元在托盤上設置若干壓力點，至少為3個壓力點，且至少有3個壓力點不在同一條直線上，運算單元根據(jù)力矩平衡原理計算負載的重心投影點在投影基準面上的位置。具體地，通過在壓力點設置稱重傳感器3(稱重傳感器3置零處理，使得其在空載時的測量值為)獲得負載施加于壓力點的壓力值。選取任意3個不在同一直線上的壓力點，所選的3個壓力點分別是N₁、N₂和N₃，在投影基準面坐標系上的位置分別為N₁(a₁,b₁)、N₂(a₂,b₂)、N₃(a₃,b₃),當負載質量為M_L時，在托盤上設置的若干壓力點N₁、N₂......N_m，對應的稱重傳感器3的上負載對其施加的壓力為F₁、F₂......F_m，m是大于等于3的整數(shù)，根據(jù)力平衡可得：M_Lg＝F₁+F₂+…+F_m-1+F_m；其中，N_i與N_j之間的距離為L_ij，其中，i,j為正整數(shù)，且i≠j，并且i，j均屬于[0，m]，其中，

分別對點N₁、N₂和N₃取矩，根據(jù)力矩平衡可得：

根據(jù)以上各式得出：

確定M(x，y)的坐標值，即負載的重心投影點在投影基準面上的位置，進而確定當前位置所在的對應的子域。

所述運動控制裝置還包括劃分單元，根據(jù)可移動平臺的運動軌跡劃分投影基準面的子域，所述控制單元，確定重心投影點的子域區(qū)間；所述運動軌跡為直線運動或曲線運動。所述運動控制裝置還包括確定單元，根據(jù)負載不傾覆確定子域對應的加速度。根據(jù)運動軌跡是直線還是曲線運動，在投影基準面上劃分子域，為了使物體不傾覆，每個子域均有對應的加速度，每一個子域對應的加速度使運動過程中的負載在不傾覆的同時具有最大的加速度，通過獲取重心投影點所落的子域區(qū)間，將調整加速度調整為子域對應的加速度。

當運動軌跡是直線運動時，劃分單元沿垂直直線運動方向，將投影基準面劃分為若干條形子域空間；進一步的，劃分單元可以將投影基準面沿垂直直線運動方向等分為若干條形子域空間；當M_LaH≤M_LgP時，負載不傾覆，確定單元確定其中，a表示重心投影點所在子域對應的加速度，P表示子域邊界(靠近托盤邊緣的那條邊界)的重心投影點所在沿運動軌跡到托盤邊緣最遠的距離，H是負載重心離托盤高度；例如托盤為圓形，投影基準面的坐標系以圓形托盤5中心為坐標系原點，直線運動方向為X軸，劃分單元用垂直于X軸的直線將投影基準面N等分，每個子域的寬度為2R/N，N為正整數(shù)，R為圓形托盤5的半徑，為了使負載不傾覆，M_LaH≤M_Lg(R-X)，可得：給定加速度值不大于X為子域邊界(沿運動軌跡方向靠近托盤邊緣的邊界)在投影基準面坐標系下X軸的坐標，R-X為重心投影點所在的子域邊界(沿運動軌跡方向靠近托盤邊緣的邊界)沿運動軌跡到托盤邊緣的距離；當重心落在正子域(X軸正方向上的子域，X軸正方向為直線運動方向)時，[2(n-1)R/N，2nR/N]，則取給小車加速度值不大于當重心落在負子域時，[-2nR/N，-2(n-1)R/N]，則取給小車加速度值不大于其中，n∈[0，N]，且n為正整數(shù)；

當運動軌跡是曲線運動時，劃分單元，以投影基準面的幾何中心為圓心，將投影基準面劃分為若干條同心圓子域空間；進一步的，劃分單元可以將投影基準面等分為若干條同心圓子域空間；當M_LaH≤M_LgS時，負載不傾覆，確定單元確定其中，a表示重心投影點所在子域對應的加速度，S為子域邊界(同心圓圓環(huán)的外邊界)的重心投影點與沿運動軌跡切線方向到托盤邊緣交點的距離，H是負載重心離托盤高度；例如托盤為圓形，投影基準面的坐標系以圓形托盤5中心為坐標系原點，劃分單元用以圓形托盤5中心為圓心，且圓環(huán)寬度相同的同心圓將投影基準面N等分，形成圓環(huán)寬度為R/N(含圓心的子域除外，該子域為半徑R/N的圓)，其中N為正整數(shù)，R為圓形托盤5的半徑，為了使負載不傾覆，M_LaH≤M_Lgs，可得：其中給小車的加速度值不大于其中D為重心投影點所在子域的邊界(同心圓圓環(huán)的外邊界)與圓形托盤5中心的距離，H是重心離圓形托盤5高度，θ為圖6中S與D的夾角；當曲線運動為圓周運動，θ＝90°,則

本發(fā)明的技術方案中，測量重心，可以通過三個或三個以上的其他傳感器實現(xiàn)，如壓力傳感器等可以測力的裝置即可，劃分子域的方式可以采用非等分或者采用其他曲線。

以上所述僅為本發(fā)明的幾個較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。